Pehmed robotid

Kui jutt käib robotitest, tuleb enamasti silme ette metalne, nurgeline, kohamakalt kahel jalal liikuv masin. TTÜ Biorobootika Keskusesaga ehitatakse pehmeid roboteid, näiteks robotkalu, mis on maailmas suurt tähelepanu äratanud.„Kala pole paljude inimeste arvates eriti tark olevus. Ometi suudab ta ellu jääda väga keerulises ja ebastabiilses keskkonnas – vees. Kas selleks on loodus andnud kaladele väga keerulise närvisüsteemi või sellised keha füüsikalised omadused, mida teistel elusolenditel ei ole? Selle kõige uurimiseks oleme ehitanud kalaroboteid, andnud neile omadusi, mis on kaladel, ja õpime neid järjest paremini juhtima,” selgitab keskuse juhataja professor Maarja Kruusmaa, kelle tööd tunnustas president Toomas Hendrik Ilves tänavu Valgetähe teenetemärgiga.

Gert Toming robotkaladega tehtavatest eksperimentidest

Doktorant Gert Tomingu videoklipist saab teada, kuidas toimuvad keskuse suurtes akvaariumides robotkalade katsed. Laboris on loodud kontrollitav hüdrodünaamiline keskkond, kus saab muuta voolu kiirust ning erinevaid objekte sisestades tekitada nii-öelda kontrollitud turbulentsi. Nii on võimalik mõõta kalale eri suundades mõjuvaid jõude ning ka kala enda tekitatud jõude. Lisaks jälgida veevoolu ümber kala ning kõiki voolustruktuure ja keeriseid ning seda, kuidas kala nendega toime tuleb.

 Taavi Salumäe kruvib kala pulkadeks

Et lõhed suudavad söömata vastuvoolu ujuda tuhandeid kilomeetreid ja nende liikumine on äärmiselt efektiivne, siis on ka TTÜ robotkala valmistamisel eeskujuks võetud forell ja lõhe. Järgnevas videos tutvustab Taavi Salumäe detaile tehiskala sisemuses. Tutvume roboti mootori, ülekandemehhanismismi ja toite- ning juhtelektroonikaga.

Mart Anton ehitab efektiivsemat robotkala

Mart Antoni uurimistöö tulemusel peaks valmima maailma parim robotkala. Kuid millised omadused peaksid sellisel kalal olema? Efektiivne robotkala on üheaegselt hea manööverdaja ja vastupidav pikkade vahemaade läbija. M. Anton on uurimistöös tegelenud erinevate simulatsioonidega ning nüüd on käsil ka esimese prototüübi ehitamine. Simulatsioonides saab tundma õppida keeriseid ja hinnata liikumiseks kuluvat energiat. Videos selgitabki Anton enda loodud kala eripärasid.

Milleks on kaladel küljejoon?

Kalad kasutavad orienteerumiseks erilist meeleelundit küljejoont, mis kujutab endast vedelikuga täidetud toru. See jookseb mööda kala keha mõlemat külge ning võimaldab taluda vees levivaid võnkeid väiksemate värinateni. Tänu sellele on kalaparves üksikute kalade liikumine väga hästi koordineeritud ja praktiliselt ideaalselt sünkroniseeritud. Maarja Kruusmaa räägib täpsemalt.

Kuidas robotkalad töötavad?

Järgnevas videos selgitab Maarja Kruusmaa, kuidas robotkalad töötavad ja mida nende pehmete robotitega uuritakse. Näiteks saab robotkalade sabadega testida ja tundma õppida erinevate materjalide omadusi vees. Erinevad materjalid salvestavad ja hajutavad energiat erineval määral ja ka see, kala liikumisest tekkiv energia mööda saba liigub, on erinevate materjaliomaduste puhul erinev. Lisaks räägib Kruusmaa veealuste olude iseärasustest: kuidas suudavad kalad päevade viisi liikuda ilma, et nad sellest väsiks ning milliseid raskusi seljatavad insenerid veealustes eksperimentides.

Mis on biorobootika?

Biorobootika tegeleb pehmete robotite loomisega ning selle ühes tähtsaks osaks on bioloogia, mis kirjeldab, kuidas elusolendid on ehitatud. Miks on osadel neist tugev skelett ja teistel jäika luustikku vähe- näiteks veeloomadel. Millest sõltub liikumise kontrollimine ja mida ühist on robotkala programmil kala närvisüsteemiga? Selleks, et ehitada looduslikule  kalale võimalikult sarnane tehiskala, peavad teadlased tungima bioloogiliste mehhanismide kõige sügavamate saladusteni.

TTÜ Biorobootika Keskuson 2008. aastal Tallinna Tehnikaülikooli juurde loodud uurimisasutus. Põhiline tegevusvaldkond on bioloogiast inspireeritud robootika, kus on tarvis rakendada teadmisi nii loodus- kui ka inseneriteadusest. Keskuses uuritakse ning püütakse jäljendada kalade liikumist, vaadeldakse meditsiinirobotite mõju patsientide ohutusele. Lisaks tegeletakse arvutusliku hüdrodünaamikaga, tehislihaste ja õppimisvõimeliste robotite loomise ja uurimisega ning mitmete väiksemate projektidega…Loe edasi (ja täienda) Vikipeediast

Roheline Kool

Seekordsed kooliviktoriiniküsimused:

  1. Millisena kirjeldab Tallinna Tehnikaülikooli teadur Mart Anton maailma parimat robotkala?
  2. Millal rakenduvad punased ja millal valged lihased? Milliste „lihaste“ jõul töötab „Püramiidi tipus“ saates demonstreeritud Tallinna Tehnikaülikooli robotkala?
  3. Tal mõlkus meeles lennumasina leiutamine ning ta vaatles lindude lendu, püüdes kirjeldada nende käitumist olenevalt tuulest. Alates aastast 1508 asub ta aga lausa ülevoolava elujõuga vee voolu ja keeriste uurimise juurde. Kuid tema uurimistööde eksaktsed tekstiosad ja geomeetrilised skeemid upuvad võimsate, üleujutusi ja lainekeeriseid kujutavate joonistuse sisse. See on justkui destruktsiooni kui muutumise loomuliku protsessi manifestatsioon. Kellest käib jutt?

Loe lähemalt viktoriinist Roheline Kool!

Lisalugemist ja -vaatamist

Kes või mis on robot?  (Energia avastuskeskus)
JHEX – pehme kuuejalgne robot (Robootika.ee)
Kalade närvisüsteem ja meeleelundkond (Miksike.ee)
Plastiline robot poeb läbi pisemastki praost (Novaator)

Eesti robotkala paneks tankijad kadetsema (Postimees, 2011)
TTÜ teadlased loovad tehiskala (ERR, 2010)
Maarja Kruusmaa – Eesti tuntuim robotiehitaja (Arvutimaailm, 2009)
Robotkala aitab teadlastel aru saada, kuidas päriskalad ujuvad (Bioneer, 2009)

Ellujäänuid hakkab otsima ussrobot (Novaator)
Kuidas robotid meid aitavad? (Novaator)
Robotkäsi liigub nagu elevandi lont VIDEO (Novaator)
Video: Kameeleoni keel inspireerib insenere (Novaator)
Maosarnased robotid opereerivad südant (Novaator)

Video, kus Maarja Kruusmaa tutvustab Biorobootika Keskust :

Video, kus Maarja Kruusmaa räägib robotitega seotud eetikaküsimustest.

Video, kus robotkala õpetab päriskala ujuma. Itaalia ning USA ülikoolide teadlased täheldasid, et robotkala võib “veenda” päriskala enda järel ujuma. Videos on näha, kuidas päriskala ujub robotkala tekitatud veevoolustes, mis vähendavad veetakistust ning aitavad ujuda, nii õpivad kalad vees paremini liikuma. Võiks arvata, et päriskala kohkub roboti ebamaistest mootorihäälitsustest, ent osutub, et kalad jälgivad rohkem partneri käitumist ning kehahoiakut. Teadlased loodavad, et tulevikus on võimalik robotkaladega päriskalu ohupiirkondadest, näiteks naftareostusest, eemale juhtida.

Video robotkaladest, mida kasutatakse vee puhtuse selgitamiseks. USA Michigani osariigi ülikooli arendasid välja robotkala, millega saab hakata kõikvõimalikes veekogudes vee puhtusel nii-öelda silma peal hoida. Ja need nunnukesed on umbes 15,2 cm pikad.

 

 

  • Toetajad

    ESF TeaMe Archimedes      Haridus- ja Teadusministeerium